Rak dojke je najčešći rak kod žena. Razvoj raka dojke često potiče od epitelnih ćelija u mlečnoj žlezdi – samih ćelija koje su specijalizovane za proizvodnju mleka tokom i nakon trudnoće.
Tim istraživača sa Univerziteta Fridrih Šiler u Jeni (Nemačka), univerziteta u Šenženu (Kina) i Univerzitetske bolnice Jena (Nemačka) je detaljnije pogledao ovaj proces specijalizacije i dešifrovao molekularni mehanizam koji takođe igra važnu ulogu u razvoj raka.
Možda će biti moguće razviti nove dijagnostičke procedure i metode lečenja raka dojke na osnovu ovih nalaza istraživanja koji su sada objavljeni u Cell Reports.
Ćelijska diferencijacija, odnosno ćelijska specijalizacija, je proces kojim ćelije preuzimaju različite zadatke. Tokom laktogeneze – procesa koji pokreću hormoni koji omogućavaju mlečnim žlezdama da proizvode mleko – relevantne ćelije se prvo razmnožavaju. Proteine potrebne za ovo proizvode ribozomi. Osnovni gradivni blok ribozoma je ribozomalna RNK, ili skraćeno rRNA.
Ako je potrebno više proteina, potražnja za rRNK se takođe povećava, a njena sinteza u ćelijskom jezgru se u skladu s tim povećava. Na kraju laktogeneze, specijalizovane ćelije prestaju da rastu i ponovo smanjuju sintezu rRNK. Ovaj regulatorni mehanizam odvija se na epigenetskom nivou, što znači da se ne menja sama DNK, već njeno pakovanje, za šta je odgovorna druga vrsta RNK.
„Saznali smo da duga, nekodirajuća RNK pod nazivom PAPAS, koju sam otkrio pre nekoliko godina, deluje na pakovanje DNK i smanjuje proizvodnju rRNK“, objašnjava dr Holger Bierhof, koji vodi projekat. na Univerzitetu u Jeni.
„Tačnije, PAPAS utiče na pristup aktivnim regionima DNK i određuje da li se oni kopiraju u RNK ili ne. Ako je potrebno mnogo ribozoma i proteina, a samim tim i mnogo rRNK, sinteza PAPAS se smanjuje. ovaj proces treba zaustaviti, nivo PAPAS se povećava.“
Stručnjaci u Jeni su takođe otkrili da PAPAS ne samo da igra važnu ulogu u proliferaciji ćelija, već i u specijalizaciji. „Kada smo isključili PAPAS kroz manipulaciju genima u ćelijama, primetili smo da razvoj ćelija koje proizvode mleko više ne funkcioniše kako treba“, kaže Bierhoff.
Sinteza rRNK je takođe povećana u ćelijama raka, jer se one brzo razmnožavaju i zahtevaju mnogo proteina — i shodno tome mnogo ribozoma. „Zato smo se zapitali da li regulatorni mehanizam koji smo primetili takođe igra ulogu u nastanku raka dojke. Odgovor je jasno da“, objašnjava ćelijski biolog Bierhof.
„Kada smo smanjili sintezu PAPAS-a i isključili specijalizaciju ćelija, primetili smo da su ćelije razvile karakteristike ćelija raka.“ Nasuprot tome, istraživači su i u ćelijskim kulturama i kod miševa pokazali da visok nivo PAPAS-a smanjuje rast tumora, kao i širenje metastaza.
Ali kako ćelije raka uspevaju da isključe proizvodnju PAPAS-a i tako pojačaju sintezu rRNA? „Takođe smo pronašli mehanizam za ovo“, objašnjava Bierhof. „Proizvodnja PAPAS zahteva molekularni signal na početku gena PAPAS. Ova signalna struktura je regulisana određenim proteinima, koji mogu da razreše ili blokiraju strukturu. Primetili smo da je proizvodnja ovih proteina posebno visoka u ćelijama raka dojke Što je tumor agresivniji, više ih je prisutno.“
Za Holgera Bierhofa, rezultati istraživanja obećavaju u dva aspekta. „Prvo, vidimo da PAPAS može biti zanimljiv marker za procenu agresivnosti tumora dojke. Ove informacije bi se potencijalno mogle koristiti kao dijagnostički alat“, kaže on. „Drugo, već radimo na razvoju RNK terapije za lečenje raka. Znamo mehanizam kojim PAPAS reguliše sintezu rRNK i znamo koji region RNK je potreban za ovo.
„Sada je ideja da se ovaj deo PAPAS-a veštački proizvede, upakuje u nanočestice i uvede u ćelije raka, čime se vraća njegova funkcija. Na taj način bismo smanjili sintezu rRNA, koja je raku potrebna da bi se razmnožavao.“ Ova strategija bi bila slična mRNA vakcinama, poput one protiv COVID-19, međutim, ovde bi se primenila regulatorna RNK umesto RNK koja kodira protein.
